A. Vega I propulsori navali

8. I Propulsori navali.

8.1 – Generalità sui propulsori navali.

Le navi possono essere classificate in base al tipo di propulsore di cui sono dotate. Nella

classificazione delle navi si fa una differenza tra :

- navi o imbarcazioni a remi

- navi o imbarcazioni a vela

- navi o imbarcazioni a motore.

Queste ultime vengono a loro volta suddivise in navi o imbarcazioni entrobordo o fuoribordo,

asseconda che il motore sia sistemato nello scafo o al di fuori di esso. Le grandi navi da traffico, i

motopescherecci ed i grossi yacht hanno sistemazioni del tipo entrobordo con motori solitamente a

ciclo diesel. Ovviamente esistono svariati tipi di motori, ma qui intendiamo occuparci

esclusivamente dei propulsori e non degli apparati motori di cui sono dotate le navi.

Il propulsore per eccellenza in campo navale è l’elica, oggi universalmente applicata e di cui

ci occuperemo ampiamente nel seguito. Tuttavia nel corso del tempo lo sviluppo della propulsione

meccanica, che soppiantò la propulsione velica unica conosciuta per le navi da traffico fino alla fine

del XIX secolo e fino alla metà del XX secolo, ha fatto sì che comparissero vari tipi di propulsori.

Il primo ad essere ideato ed utilizzato fu la ruota a pale, costituita da un cilindro sulle cui

generatrici sono fissate delle pale.

L’elica comparve subito dopo e dopo di essa sono arrivati il propulsore voith snyder ( o

rotor o cicloide), costituito da un disco cilindrico sporgente dalla carena dotato di pale che ruota

orizzontalmente; l’idrogetto, che sfrutta il principio dell’azione-reazione per far avanzare lo scafo

pompando dell’acqua. L’ultimo in ordine temporale è l’azipod, un propulsore che sporge dalla

carena dotato di elica che ruota e capace di ruotare a 360° orientando la spinta fornita dall’elica.

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8.2 La ruota a pale.

La propulsione meccanica venne adottata sulle navi con il perfezionamento e la diffusione delle macchine a vapore a partire dai primi anni del XIX secolo. Il primo propulsore navale ad

essere adottato fu la ruota a pale costituita da un cilindro sulle cui generatrici sono fissate in varia

maniera le pale. Essa agisce esercitando una pressione sull’acqua, dovuta al moto rotatorio che ad

essa viene fornito da un sistema di bielle collegato al motore. La ruota è generalmente posta a

poppa, con l’asse del cilindro ortogonale all’asse longitudinale della nave, ma può essere anche

installata lateralmente, nel qual caso si hanno due ruote, una per lato.

Per migliorare le prestazioni venne ideata la ruota a pale articolate, dotate di un sistema di biellismi

atto a mantenere sempre perpendicolare alla superficie del liquido la sezione della pala. L’altra via

seguita di sistemare due ruote a pale una per murata in prossimità della sezione maestra,

provocavano la fuoriuscita delle stesse con conseguente aumento delle vibrazioni e rotture del

sistema di biellismo a causa delle oscillazioni dovute al rollìo della nave. La prima nave a vapore

costruita in Italia che adottava un simile sistema di propulsione fu la Ferdinando I costruita nel

1818 a Napoli dal cantiere Filosa (rappresentata nella figura della pagina precedente) era lunga 39

metri e raggiungeva la velocità di 6 nodi.

8.3 – L’elica .

L’elica navale deriva dall’elica geometrica che è una linea tracciata su di cilindro che

interseca le sue generatrici secondo un angolo costante. Si può pensare decritta da un punto

materiale che si muova di un moto composto da una rotazione uniforme attorno ad un asse e dalla

traslazione uniforme in direzione dell’asse stesso; questo è chiamato moto elicoidale. L’asse ed il

raggio del cilindro che contiene l’elica sono detti asse e raggio dell’elica. Le parti che costituiscono

l’elica navale sono il mozzo, simile ad un’ogiva, sul quale vengono calettate in vario modo le pale.

Nelle figure vicine è mostrato quanto

appena descritto. Tale sistema di propulsione

è oggi ancora adoperato su battelli turistici

fluviali e lacuali soprattutto lungo i fiumi

degli Stati Uniti, dove unità di questo tipo

hanno segnato un’epoca.

Negli esempi di figura sono

rappresentate delle ruote a pale fisse che

risultano essere poco efficienti in termini di

rendimento, soprattutto in caso di beccheggio

della nave.

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Un’elica navale è caratterizzata da alcuni elementi geometrici :

- il diametro

- il numero di pale

- la proiettata

- l’angolo di calettamento

- il senso di rotazione

- il passo

- il regresso

- il regresso percentuale

Il diametro è ovviamente dato dal doppio del raggio della circonferenza che contiene l’elica

in esame. Il numero di pale è variabile tra 2 e 810 e dipende dalle caratteristiche di velocità e

potenza necessarie alla nave cui l’elica è accoppiata.

La proiettata rappresenta l’area utile delle pale ottenuta proiettando la loro superficie su di

un piano perpendicolare all’asse dell’elica.

L’angolo di calettamento rappresenta l’angolo di inclinazione che la corda della sezione

della pala forma con l’asse dell’elica. L’angolo di calettamento risulta variabile procedendo dal mozzo verso il bordo esterno delle pale.

Il senso di rotazione può essere destrorso ( o sinistrorso) se guardando da poppa verso

prora l’elica ruota in senso orario ( o antiorario) all’avanzare della nave.

Dal diametro e dal numero di pale può già intuirsi qualche caratteristica dell’elica. Eliche di

potenza (per esempio quelle dei rimorchiatori o dei pescherecci a strascico) hanno un grande

diametro, 4 o 5 pale ed una bassa velocità di rotazione. Eliche destinate a navi veloci hanno

diametro più piccolo e una maggiore velocità di rotazione (per esempio le eliche dei fuoribordo).

Il passo dell’elica p rappresenta lo spazio di cui avanza l’elica in un giro completo. Il valore

del passo dipende dal raggio dell’elica e dall’angolo di calettamento come mostrato nella figura in apertura di pagina. Nella figura sottostante sono rappresentati esempi di eliche a tre, quattro e

cinque pale.

8.4 Il regresso.

Il passo p rappresenta lo spazio di cui avanza in un giro completo di 360° l’elica da sola,

cioè senza essere accoppiata alla nave. In realtà quando l’elica è accoppiata ad una carena lo spazio

di cui avanza in un giro completo di 360° il complesso elica-nave è inferiore e viene indicato con il

nome di avanzo a.

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La differenza tra p ed a viene detta regresso dell’elica ed indicato con r :

r = p – a Il regresso rappresenta in qualche modo una misura dell’energia dissipata dal propulsore per

vincere le resistenze al moto di avanzamento della nave.

Consideriamo l’espressione:

= p

ap 100

essa rappresenta il cosiddetto regresso percentuale dell’elica. Se ragioniamo sul fatto che la

velocità di avanzamento in acqua dell’elica dipende sicuramente dal passo p e dal numero di giri al

minuto n che la stessa fa, si può ottenere facilmente la velocità teorica dell’elica Vt secondo la

semplice relazione :

Vt = 60

np

Analogamente, considerando l’avanzo a può ottenersi la velocità della nave Vn :

Vn = 60

na

Ricavando da ciascuna di queste espressioni il valore del passo p e dell’avanzo a si ottiene:

p = n

Vt 60 e a = n

Vn 60

Sostituendo quanto adesso ricavato nell’espressione del regresso percentuale si ottiene:

n

Vt 60 n

Vn 60 (Vt Vn) n

60 (Vt Vn)

= 100 = 100 = 100

n

Vt 60 Vt n

60 Vt

La relazione sopra ottenuta permette di valutare l’entità del regresso percentuale note la

velocità teorica dell’elica Vt e la velocità della nave Vn (che può essere sostituita anche con la

velocità propulsiva Vp ), ciò consente in definitiva di comprendere in maniera intuitiva che l’elica

“perde” in velocità quando lavora accoppiata ad una carena e permette di dedurre l’esistenza delle

resistenze idrodinamiche dello scafo.

8.5 – Funzionamento dell’elica.

Due sono le teorie che tentano di spiegare il funzionamento dell’elica marina: la teoria

impulsiva e la teoria alare.

La teoria impulsiva è stata formulata per prima e permette di determinare la spinta T che l’elica

fornisce alla nave. Non spiega però come la spinta ha origine sulla singola pala.

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Nella teoria impulsiva si considera la traslazione assiale del flusso d’acqua attraverso il

disco dell’elica e mette in relazione la massa (dell’acqua) con la variazione di velocità e di

pressione.

In figura è schematicamente mostrato il principio di funzionamento dell’elica in base alla

suddetta teoria. Si nota bene dal grafico che la massa d’acqua che entra nel disco dell’elica

attraversandolo ne esce con una maggiore velocità, mentre il moto che ne risulta è

contemporaneamente rotatorio e traslatorio. Anche la pressione del flusso d’acqua che attraversa

l’elica subisce importanti variazioni; si può notare una diminuzione di pressione a monte del disco

dell’elica, un notevole aumento di questa in corrispondenza del disco dell’elica ed una progressiva

diminuzione a valle di questo. Il valore della pressione finale eguaglia quello iniziale a sufficiente

distanza dall’elica.

La teoria impulsiva pur con i suoi limiti sull’origine della spinta T fornita dall’elica permette

di quantificarla, fornendo comunque utili informazioni sui parametri di accoppiamento tra elica e

carena.

Sappiamo dalla fisica che la quantità di moto q di un corpo è fornita dal prodotto della

massa per la velocità ovvero:

q = m V

La variazione della quantità di moto della quantità di acqua che attraversa il disco dell’elica

può essere indicato da :

q = m (V – V’)

dove con V si indica la velocità d’ingresso dell’acqua e con V’ la velocità di uscita dell’acqua a

valle del disco dell’elica; evidentemente il termine (V – V’) rappresenta la variazione di velocità dell’acqua attraverso il disco dell’elica.

In fisica si definisce impulso il prodotto di una forza F che agisce per un piccolo intervallo

di tempo dt ovvero :

I = F dt

l’impulso I può però essere espresso anche mediante la variazione della quantità di moto; quindi

ragionando per analogie si può scrivere:

I = F dt = q = m (V – V’)

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e ponendo dt = 1 si ottiene :

relazione che esprime la Teoria Impulsiva dell’elica e secondo la quale una stessa forza di spinta T

può essere fornita:

- o agendo su di una grande massa d’acqua che subisce una piccola variazione di velocità

- o agendo su di una piccola massa d’acqua facendole subire una forte variazione di velocità.

Con la prima soluzione si ottengono eliche di grande diametro ed a bassa velocità come

quelle dei rimorchiatori, con la seconda soluzione si ottengono le eliche veloci e di piccolo diametro

come i motoscafi, i fuori bordo o per le navi bielica (a due eliche) come è il caso delle navi militari

o navi dove la velocità è una necessaria qualità nautica.

La teoria alare trae origine dallo studio della portanza, la forza che permette ad un aereo di

volare mantenendosi in aria. La portanza P si origina quando una lastra posta in fluido si trova in

moto relativo rispetto ad esso e viene inclinata rispetto al flusso della corrente: nascerà una forza P

perpendicolare alla velocità dei filetti fluidi che compongono la corrente ed una forza R opposta

alla velocità degli stessi filetti fluidi. La somma R + P rappresenta la forza F che agisce sulla lastra.

La genesi della portanza P si può spiegare con il fatto che la presenza della lastra costringe i filetti

fluidi ad addensarsi sulla faccia superiore e a diradarsi su quella inferiore; ciò provoca una

depressione sul dorso che risucchia la lastra verso l’alto ed una pressione sul dorso inferiore che

tende a spostarla nello stesso verso. La portanza è dunque generata dall’azione combinata di una

pressione e di una depressione. Se al posto di una lastra si considera un profilo alare, ovvero una

superficie spessa le cui facce sono curvate in maniera diversa, la portanza generata risulta essere

superiore a quella della lastra. È questo che si fa con le ali degli aerei, da cui il termine profilo

alare cioè sezione di un’ala.

Se, come illustrato in figura, si considera una pala dell’elica ed una sezione di questa tra

quelle indicate dal tratteggio si ottiene una figura molto simile a quella di un profilo alare.

F = m (V – V’)

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In figura è rappresentata la sezione della pala dell’elica assai simile al profilo di un’ala: si

notano l’angolo di calettamento , la corda del profilo e la portanza P. Quest’ultima è evidentemente scomponibile nelle due componenti :

= P cos e r = P sin

Il termine rappresenta la spinta utile prodotta dalla sezione di pala, mentre il termine r

rappresenta la resistenza al moto. Ovviamente quanto appena ricavato vale per la sezione di pala in

considerazione per determinare la spinta complessiva fornita dalla pala risulta necessario

considerare l’infinità di possibili sezioni ottenibili, quindi moltiplicare per il numero di pale tenendo

però presente la diversa velocità che ciascuna di esse avrà rispetto all’acqua e nei diversi istanti. Ne

consegue che il calcolo non è per nulla facile.

Come si diceva all’inizio del paragrafo, per determinare la spinta T fornita dall’elica si

adopera la teoria impulsiva, per spiegare l’origine della spinta è necessario considerare la teoria

alare.

8.6 – Il fenomeno della cavitazione dell’elica.

La sezione di una pala si presenta simile ad

un profilo alare quindi il moto relativo all’acqua

determina una depressione sul dorso ed un aumento

di pressione sulla faccia. Il principale contributo alla

spinta prodotta dall’elica proviene dalla depressione.

Se la pressione in un punto qualunque della pala

scende al di sotto di un valore limite si producono

delle bolle di vapore che successivamente

implodono. Questo fenomeno è detto cavitazione e

può risultare dannoso per il buon funzionamento

dell’elica in quanto l’implosione delle bolle (o

cavità ) produce rumore, corrosione della superficie

delle pale, aumento delle vibrazioni e diminuzione

del rendimento.

Per evitare il fenomeno della cavitazione si tende a far diminuire le differenze di pressione

che si hanno sul profilo delle pale, allo scopo di compensare la diminuzione della spinta propulsiva

viene aumentata la superficie di queste.

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Durante le fasi di carenaggio è

abitudine ripristinare la superficie delle

pale mediante levigazione come mostrato in

figura. Sulle eliche lente e molto immerse

come quelle delle navi mercantili il fenomeno

della cavitazione è raro.

È più frequente nelle eliche molto

veloci e poco immerse come quelle dei motori

fuoribordo o nelle navi militari.

Tuttavia oggi si progettano anche

eliche supercavitanti, nelle quali il numero di

giri è talmente elevato che la cavitazione è

estesa uniformemente a tutta la superficie

delle pale.

Eliche di questo tipo richiedono l’impiego di materiali dotati di elevate caratteristiche

meccaniche.

8.7 – Eliche a pale reversibili.

Per accoppiare un elica ad una carena (nave) è necessario eseguire dei calcoli sui dati di

partenza sui quali il progetto si sviluppa:

- la velocità della nave

- la potenza all’asse occorrente per tale velocità

- il numero di giri al minuto (rpm)

Poiché questi elementi dipendono dal

variare delle condizioni di esercizio della nave,

nasce la necessità di stabilire il valore di detti

parametri per una determinata condizione

operativa della nave.

In questa condizioni l’elica funziona con il

massimo rendimento, mentre allontanandosi da

esse il rendimento tende a diminuire.

Si deduce quindi che il funzionamento ottimale dell’elica si verificherà solo per la

condizione d’esercizio presa a riferimento per la sua progettazione.

Per eliminare questo inconveniente sono state

ideate e realizzate le eliche a passo variabile o

eliche a pale reversibili. Si tratta di eliche le cui

pale possono ruotare intorno al proprio asse; la

rotazione delle pale provoca conseguentemente la

variazione del passo dell’elica p, per cui queste

eliche sono dette a passo variabile.

I principali vantaggi delle eliche a passo variabile

sono:

- possibilità di mantenere inalterato il

regime di funzionamento della macchina pur

variando la velocità della nave con il variare del

passo;

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- massimo rendimento in ogni condizione di carico e per qualunque velocità;

- inversione del moto della nave indipendentemente dalla macchina con evidenti

vantaggi per la sicurezza;

- facilità e rapidità di manovra, in quanto le variazioni di velocità della nave e

l’inversione del moto si ottengono variando l’orientamento delle pale direttamente

dalla plancia, senza variare il regime di funzionamento della macchina, con ulteriore

notevole beneficio di quest’ultima.

Eliche a passo variabile trovano

applicazione sulle navi traghetto (vedi foto)

che hanno necessità di manovre pronte e

frequenti durante l’attracco in porto e, per le

identiche ragioni, sulle navi passeggeri.

Difficilmente eliche a passo variabile

trovano applicazione sulle grosse navi da

carico.

8.8 – Il propulsore Voith Snyder.

Le unità classe “Agata” e classe

“Riace” delle Ferrovie dello Stato in sevizio

nello Stretto di Messina o le unità classe

“Isola di Caprera” della Saremar di

Navigazione del gruppo Tirrenia Finmare in

servizio in Sardegna.

Il propulsore Voith Snyder o rotor o

cicloide è un sistema di propulsione alternativo

all’elica.

Si presenta come un grosso disco

orizzontale dal diametro di 5 metri circa con

asse di rotazione verticale e con delle pale

articolate (solitamente cinque) sporgenti verso il

basso, visibili nella figura a lato .

Solitamente le unità che adottano tale tipo

di propulsione montano due voith uno a prua e

uno a poppa o affiancati, come nel caso dei

rimorchiatori. Per alloggiare un propulsore

voith la carena deve avere una forma piatta

verso le estremità prodiera e poppiera, come

nelle navi traghetto bidirezionali.

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Questo sistema di propulsione non richiede la presenza di eliche di manovra. Usualmente ad

ogni voith è abbinato un motore collegato tramite un asse ed un giunto cardanico. Una sistemazione

di questo tipo permette alla nave di ruotare anche di 360° da ferma e di accostare ed evoluire

liberamente. L’articolazione delle pale consente un rapido passaggio dalla marcia indietro alla

marcia avanti e viceversa, una rapida partenza da fermo e una buona manovrabilità in fase di

attracco e alle basse velocità.

I limiti del propulsore voith sono

rappresentati dalla scarsa immersione e

dalla chiglia piatta, che espone questo tipo

di nave ai movimenti di rollìo e beccheggio,

la vulnerabilità delle pale che sporgendo dal

profilo della carena possono toccare il

fondo danneggiandosi. La velocità massima

è solitamente intorno ai 15 nodi.

Per proteggere le pale da urti

imprevisti con il fondo del mare si monta

una gabbia di protezione intorno alle pale

rotanti con una piastra in basso. Negli

ultimi anni il voith ha trovato largo impiego

anche nei rimorchiatori. Viene posizionato

al centro dello scafo e riesce sfruttare a

sempre al massimo la grande potenza

disponibile, con possibilità di passare dalla

marcia avanti alla marcia indietro in soli tre

secondi.

Le unità VWT (Voith Water Tractor) consentono

grande agilità nelle manovre in spazi ristretti come i

bacini portuali, tanto da veder assegnare a questo

tipo di rimorchiatore il nomignolo di maritime

worker bee (ape operaia marittima). I VWT sono pure utilizzati come battello piloti e come navi di

salvataggio o imbarcazioni antincendio. La grossa

pinna a poppa è atta a ridurre i momenti torcenti che

potrebbero far ruotare lo scafo in maniera

incontrollata.

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8.9 – L’idrogetto.

Come mostrato in figura un sistema di propulsione a idrogetto è costituito essenzialmente da

una presa a mare da dove entra l’acqua, da una pompa e da un ugello orientabile che rappresenta

l’uscita.

L’acqua aspirata entra dalla presa a mare e, attraverso il tunnel, giunge alla girante della

pompa dove acquista velocità, quindi viene pompata verso l’ugello da dove fuoriesce fornendo la

spinta all’imbarcazione.

La pompa è connessa meccanicamente

mediante un asse ed un riduttore ad uno o più

motori diesel o ad una turbina a gas.

L’idrogetto è assimilabile ad un

propulsore entro fuoribordo.

Il sistema di propulsione a idrogetto ha

trovato una prima applicazione nella nautica

da diporto come utile alternativa al motore

fuoribordo.

Successivamente ha cominciato ad

essere applicato sulle unità più grandi, trovando

una diffusione notevole sulle unità veloci HSV

(High Speed Vessel) capaci di raggiungere

velocità anche di 40 nodi e oltre come il

“Guizzo” della Tirrenia Finmare prima unità

HSV a svolgere servizio regolare di linea in

Italia.

Una delle caratteristiche delle unità HSV è lo scafo costruito in leghe di alluminio allo scopo

di garantire la necessaria robustezza allo scafo e contemporaneamente un dislocamento leggero che

lo faccia immergere poco.

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Proprio la scarsa immersione rappresenta uno dei limiti degli HSV che hanno difficoltà a

tenere il mare in presenza di moto ondoso e sono molto sensibili all’azione del vento.

Ma la stessa scarsa immersione e la leggerezza dello scafo contribuiscono a dare a queste

unità una buona manovrabilità in porto e con poco fondale a disposizione, elementi che hanno

decretato il loro successo e la crescente diffusione.

Tra gli altri vantaggi va considerato il maggiore comfort per i passeggeri data la notevole

riduzione di rumore e di vibrazioni rispetto alle navi ad elica.

Un punto debole si è rivelato il consumo di carburante a parità di potenza impiegata rispetto

alle navi tradizionali, anche se compensato dalla possibilità di invertire la marcia senza provocare

contraccolpi al basamento del motore e sul riduttore come avviene sulle navi ad elica.

Tuttavia oggi il propulsore a getto trova larga applicazione nei catamarani passeggeri che

riescono a compensare i problemi di consumo che invece hanno afflitto gli HSV.

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8.10 – Il propulsore azipodale (AZIPOD).

A partire dagli anni novanta ha cominciato a trovare applicazione sulle navi il propulsore

azipodale, cioè azimutale con motore propulsivo elettrico montato in un “pod” (piede a guscio

sommerso) che porta un’elica a passo fisso. Il nome con il quale è maggiormente noto questo tipo di

propulsore è AZIPOD. Pur trattandosi di un nome commerciale legato alla ditta che lo ha proposto,

brevettato, prodotto e commercializzato per prima, nell’ambito di questo lavoro verrà indicato con

tale nome.

L’azipod è un propulsore ad elica a passo fisso connessa ad un motore elettrico alloggiato

all’interno di in un “siluro” che può ruotare di 360° intorno al suo asse verticale. La velocità del

motore è controllata da convertitore di frequenza che rende possibile la sua rotazione da zero alla

massima velocità in entrambi i sensi di marcia. Tutto il blocco del propulsore è posto sotto la

chiglia della nave. Delle apposite guarnizioni garantiscono la tenuta stagna del blocco e la libera

rotazione del sistema.

Dal 1997 la produzione e la commercializzazione degli azipod

inizia ad interessare le grandi navi passeggeri da crociera con

propulsione diesel/elettrica. Su ogni impianto nave vengono

montati due azipod laterali azimutali. In alcuni casi ne

vengono istallati tre, con quello centrale fisso così da eliminare il

timone convenzionale. Ciò rappresenta una piccola rivoluzione

in campo navale in quanto l’azipod unifica le funzioni di

propulsione e di governo della nave.

A fianco è mostrato un impianto con tre azipod

per una moderna nave passeggeri. Ai lati si

vedono bene i due azipod capaci di ruotare a

360° mentre quello centrale è fisso ed ha una

disposizione che richiama la tipica

sistemazione per le eliche tradizionali.

Nello schema di figura è mostrato lo spaccato di un

impianto azipod con le sue componenti. Partendo

dall’alto si nota sulla sinistra il motore elettrico per

il moto azimutale, al centro l’ingranaggio di

interfacciamento, sulla destra l’impianto di

raffreddamento a circolazione di aria fredda.

Scendendo si nota il blocco di installazione e

subito sotto il siluro che contiene il motore

elettrico connesso all’elica schematicamente

rappresentata a sinistra e i cuscinetti di

accoppiamento sulla destra. L’installazione di un

propulsore azipod comporta un risparmio del

1015 % sul costo totale della nave, risparmio e facilità di manutenzione.

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I principali vantaggi dell’impiego dell’azipod sono:

l’eliminazione del timone

l’eliminazione della linea d’assi dell’elica

l’eliminazione dei ringrossi e dei braccetti

il miglioramento del fattore di scia

la semplificazione della forma della carena

il miglioramento della propulsione e della manovrabilità

l’aumento del comfort per i passeggeri a causa delle ridotte vibrazioni

Le applicazioni del propulsore azipodale riguardano tipicamente navi bielica passeggeri da

crociera come la “Costa Fortuna” (mostrata in figura) e le unità gemelle Costa Atlantica e Costa

Mediterranea, numerose altre unità della Carnival Cruise (Carnival Paradise, Carnival Pride,

Carnival Glory, Carnival Spirit) navi traghetto, navi posatubi, navi posacavi, rompighiaccio, navi

feeder chimichiere e shuttle tanker.

Tuttavia, proprio a causa del fatto

che i grossi motori elettrici sporgono

sotto la poppa, l’azipod risulta esposto al

rischio di danneggiamenti esterni durante

la navigazione e nelle manovre in porto

o su bassi fondali.

Inoltre la tenuta stagna del blocco

propulsivo potrebbe essere compromessa

in caso di urti con il fondo.

L’introduzione degli azipod ha di

fatto incrementato l’utilizzo della propulsione diesel elettrica con una progressiva riduzione della

lunghezza degli assi delle eliche e un sensibile miglioramento del confort dei passeggeri a causa

della progressiva diminuzione delle vibrazioni.

Molto interessante risulta il sistema CODLAG

(COmbined Diesel-eLectric And Gas) che è un

sistema di propulsione navale basato sull'impiego di

motori elettrici direttamente connessi agli assi

(generalmente due) delle eliche. I motori vengono

alimentati da generatori diesel e per avere velocità

maggiori, viene inserita la turbina a gas che viene

disconnessa dal sistema di trasmissione per tornare

alla velocità di crociera,

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come avviene nei sistemi di propulsione CODAG (COmbined Diesel And Gas -- Combinato diesel

e gas) che a sua volta è un tipo di propulsione navale per imbarcazioni che richiedono una velocità

massima considerevolmente superiore a quella di crociera, in particolare navi militari.

Quest’ultimo sistema consiste in motori diesel per la velocità di crociera e turbine a gas che

possono essere inserite per i tratti ad alta velocità. Nella maggior parte dei casi la differenza di

potenza tra il solo motore diesel e il combinato tra diesel e turbina a gas, è tanta da richiedere eliche

a passo variabile per limitare la rotazione in modo che i motori diesel possano continuare ad operare

senza cambiare il rapporto di trasmissione degli ingranaggi

Il sistema CODLAG che usa i motori diesel sia per la propulsione che per la produzione di

energia elettrica per i servizi di bordo riduce notevolmente i costi, poiché diminuisce il numero dei

motori diesel destinati ai diversi servizi della nave e i motori elettrici necessitano una minore

manutenzione. Inoltre potendo i motori elettrici lavorare più efficacemente in un più ampio numero

di giri, e potendo essere direttamente collegati all'asse dell'elica, risultano più semplici i sistemi di

trasmissione per accoppiare e disaccoppiare i sistemi diesel-elettrici con la turbina a gas.

Altro vantaggio della trasmissione diesel-elettrica

è che, non essendo necessaria una connessione

meccanica, i generatori diesel possono essere isolati

acusticamente dallo scafo della nave, rendendola

meno rumorosa. L'isolamento acustico dello scafo,

molto usato nei sottomarini, risulta molto utile anche

in navi di superficie

L'energia prodotta, oltre che ad

alimentare i servizi di bordo della nave,

alimenta anche i motori elettrici di propulsione

collegati direttamente alle eliche (diversamente

dal CODAG elettrico dove i motori elettrici

sono collegati alle eliche tramite degli

ingranaggi di trasmissione). Questo sistema è

usato sulla nave passeggeri inglese Queen Mary

2 che dispone di 4 propulsori azimutali mostrati

nella figura a lato.

La propulsione diesel-elettrica sulle

navi da crociera è una soluzione ampiamente

diffusa poiché offre le più alte prestazioni in

termini di rumorosità e di spazio e migliora

l'esperienza dei passeggeri a bordo. Questa

soluzione sta diventando sempre più utilizzata

anche su altri tipi di navi tra cui: navi

mercantili, FPSO (Floating Production,

Storage and Off-loading vessel) e altre navi

per applicazioni speciali perché offre minori

costi di manutenzione e spazio ridotto.